鈦及鈦合金材料在汽車零部件方面的應(yīng)用

鈦金屬具有密度小、比強(qiáng)度高、耐蝕性好的優(yōu)點(diǎn)，汽車采用鈦材可極大地減輕車身質(zhì)量，降低燃料消耗，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的工作效率，改善環(huán)境和降低噪聲。但是昂貴的價(jià)格，使得鈦合金在汽車工業(yè)中只能在豪華車型和跑車上有一些應(yīng)用，在普通汽車上鮮有應(yīng)用。因此，研究與開發(fā)適應(yīng)市場(chǎng)需要的低成本鈦合金是推動(dòng)其應(yīng)用于普通家用汽車的關(guān)鍵。

近些年來(lái)，隨著汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，汽車產(chǎn)生的油耗、環(huán)保和安全的問題日益受到人們的關(guān)注。展望未來(lái)汽車工業(yè)的發(fā)展方向，輕量化、油耗低及排放少是發(fā)展的主題。根據(jù)國(guó)際權(quán)威部門統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)，汽車燃料燃燒能量的60%消耗于自身質(zhì)量，盡管目前高強(qiáng)度薄鋼板、鋁材、鎂材、金屬基復(fù)合材料及塑料樹脂類材料在減輕汽車重量方面已經(jīng)發(fā)揮了作用，但是工業(yè)用鈦材料的出現(xiàn)使得汽車制造有了更好的選擇。鈦合金材料在生產(chǎn)過(guò)程中加工成本占總成本的60%以上，因此在降低成本方面，怎樣降低鈦合金的加工成本成為重點(diǎn)研究的方向。

這方面的研究主要分為兩方面：一是改進(jìn)傳統(tǒng)鑄鍛工藝，二是采用粉末冶金近凈成形技術(shù)。在新型鍛造工藝研制開發(fā)中，冷鍛法是目前鈦合金制造汽車零部件最寄予希望的方法之一。β鈦合金在常溫下變形阻力小，切削加工成形好，是可以進(jìn)行冷鍛造的材料，目前日本已經(jīng)開發(fā)出三種冷變形的β鈦合金。β鈦合金也有一些不足，在冷鍛時(shí)容易產(chǎn)生不均勻變形，且容易粘附在模具上，因此用冷鍛技術(shù)量產(chǎn)β鈦合金零部件還需要進(jìn)一步的探索與開發(fā)。

鈦合金具有質(zhì)量輕、比強(qiáng)度高、耐腐蝕性好等優(yōu)點(diǎn)，故被廣泛應(yīng)用在汽車工業(yè)中，應(yīng)用鈦合金最多的是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。利用鈦合金制造發(fā)動(dòng)機(jī)零件有很多好處，主要表現(xiàn)在： 

1）鈦合金的密度低，可以降低運(yùn)動(dòng)零件的慣性質(zhì)量，同時(shí)鈦氣門彈簧可以增加自由振動(dòng)，減弱車身的振顫，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速及輸出功率。 

2）減小運(yùn)動(dòng)零件的慣性質(zhì)量，從而使摩擦力減小，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油效率。 

3）選擇鈦合金可以減輕相關(guān)零件的負(fù)載應(yīng)力，縮小零件的尺寸，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)及整車的質(zhì)量減輕。 

4）零部件慣性質(zhì)量的降低，使得振動(dòng)和噪聲減弱，改善發(fā)動(dòng)機(jī)的性能